基于Creo Elements/Pro5.0的產品拆裝動畫制作

梁健林

（中山市櫻雪集團有限公司，廣東 中山 528427）

0 引言

機械、電子等產品零件繁多、結構復雜，裝配工藝有著嚴格的要求，通過計算機輔助制作MPG或AVI格式的虛擬拆裝動畫，可以將產品的結構、拆裝順序等一系列在工藝文件中難以表達的事物以動態視頻的形式演示出來。拆裝動畫在產品科研開發、生產、銷售等各環節中的主要作用為：（1）作為科研、教學項目的輔助材料，MPG或AVI格式的動畫可讓科研、教學人員沒有CAD工作平臺的情況下，同樣輕松實現產品的展示；（2）對產品設計起到輔助作用，方便設計、工藝人員以產品拆裝順序為依據優化產品的機構和裝配工藝，同時對裝配操作者的操作起良好的拆裝示范作用；（3）在銷售過程中和售后取代樣機給客戶直觀的產品展示和使用指導，節約成本且便于攜帶和展示。

本文運用美國PTC公司開發的三維CAD軟件Creo Elements/Pro5.0中的動畫 (Animation)模塊，制作換向閥的拆裝過程動畫，從中探討制作產品拆裝動畫的方法和技巧。

1 Creo Elements/Pro5.0動畫(Animation)模塊概述

Creo Elements/Pro5.0是由美國PTC公司開發的CAD軟件Pro/Engineer Wildfire的升級版，按功能分為零件設計、組件設計、模具設計、工程圖、動畫仿真等功能。Creo Elements/Pro5.0為工程人員提供了一個實現產品的虛擬實體設計與模擬仿真，并通過分析校驗優化結構設計和工藝方案，對產品潛在的問題進行可行性預測的多功能CAD平臺。Creo Elements/Pro5.0軟件中的動畫(Animation)模塊，可以根據建立的數字模型來分析、預測產品的各類屬性，對產品的各類屬性進行數據話描述和可視化表現，做出關于裝配的工藝決策，并生成可視的動畫視頻，這一過程是不需要產品實物模型作支持的。動畫(Animation)模塊是許多技術的綜合利用，這些技術包括三維建模技術、虛擬裝配技術、動畫仿真技術、工藝理論技術、可視化技術等。產品拆裝動畫的制作過程，也就是在Creo Elements/Pro5.0軟件中綜合運用這些技術的過程。

2 基于Creo Elements/Pro5.0的拆裝動畫制作

2.1 零件的三維建模

根據換向閥閥的零件圖，利用Creo Elements/Pro5.0軟件的零件模式建立每個零件的三維模型，并賦予材料屬性及著色。換向閥主要零件包括1閥體、2閥門、3緊鎖螺母、4手柄、5螺母、6墊圈、7填料、8接頭，如圖1所示。

圖1

2.2 裝配體工作原理及拆裝順序分析

通過觀察換向閥裝配圖，如圖1所示，分析它的工作原理及拆裝順序。

換向閥的工作原理：撥轉4手柄帶動閥門，利用閥門和閥體的相對運動，使油路接通、關斷或變換油流的方向，從而實現液壓執行元件及其驅動機構的啟動、停止或變換運動方向。

換向閥的拆裝順序：（1）裝配順序：1閥體為裝配基礎零件，以它為基準裝配其他零件。放置2閥門→放置7填料→將3緊鎖螺母旋入1閥體左側的大螺孔→放置4手柄→放置6墊圈→將5螺母旋入2閥門左側的螺桿→將兩個8接頭旋入1閥體上下方的螺孔。（2）拆卸順序：換向閥的拆卸順序與裝配順序相反，即后裝先拆。

2.3 裝配體的虛擬裝配

虛擬裝配是在建立零件三維模型的基礎上，在CAD工作平臺中將各零部通過相互關系組裝在一起。在進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當的約束。

在Creo Elements/Pro5.0軟件的“組件”模式進行虛擬裝配的操作如下：選擇“組件”模式新建一個裝配文件，進入裝配環境后啟動“將元件添加到組件”命令，在 “放置”選項中通過“匹配”、“對齊”、“插入”等約束方式按裝配順序將換向閥各個零件組裝起來。換向閥的裝配過程主要是先要裝配1閥體，1閥體在裝配空間里的放置方式選擇 “缺省”，然后依次裝配2閥門、7填料、3緊鎖螺母、4手柄、6墊圈、5螺母、8接頭。完成虛擬裝配后的換向閥如圖1所示。

2.4 裝配體拆裝動畫的制作過程

打開在“組件”模式中完成虛擬裝配的換向閥文件，通過【菜單】→【應用程序】→【動畫】啟動命令“動畫”，進入動畫設計操作界面進行動畫制作，效果見圖2（以裝配動畫為例）。

圖2

第一步：新建動畫。點擊工具欄【動畫】按鈕，新建裝配體動畫，缺省名稱為“Animation1”，可通過單擊【編輯】按鈕根據用戶需要更改名稱。

第二步：定義主體。點擊工具欄【主體定義】按鈕，打開“主體”定義編輯器，將1閥體定義為Ground，選擇“每個主體一個零件”將換向閥中的各零件定義為獨立的主體Body。定義為Ground的零件是動畫中不會發生位置變化的零件，其他的主體都可以相對Ground產生相對運動。

第三步：拖動元件，拍取快照。點擊工具欄【關鍵幀序列】按鈕，打開“關鍵幀序列”編輯器，使用缺省關鍵幀序列名稱“Kfs1”，開始進行快照拍取與編輯。在“關鍵幀”欄點擊【編輯或創建快照】按鈕打開“拖動”編輯器，使用“點拖動”工具配合“高級拖動選項”中坐標軸平移及旋轉工具，將主體拖動到合適的位置，然后點擊【拍照】按鈕快照，將換向閥按照裝配的倒序逐個將零件移開，并逐個拍下快照，完整記錄裝配體的拆卸過程。

第四步：編輯快照順序。接上一步，點擊【關閉】按鈕，退出“拖動”編輯器并返回“關鍵幀序列”編輯器，“關鍵幀”欄保存了上剛才所拍快照“Snapshot1～Snapshot8”，此時快照的順序是裝配體拆卸的順序，如生成的是裝配動畫，則單擊【反轉】按鈕將快照順序調轉即快照順序變為裝配體裝配順序。點擊【確定】按鈕，退出“關鍵幀序列”編輯器，對剛才建立的關鍵幀序列的時間進行調整。系統默認的關鍵幀序列的時間域為10s，如果默認的時間域小于動畫運行所有Snapshot所需的時間，可以通過【菜單】→【工具】→【時域】打開“動畫時域”編輯欄，對動畫開始時間和終止時間進行設置，以滿足動畫運行所需的時長要求。

第五步：導出動畫。點擊工具欄【啟動】按鈕，啟動完成編輯的動畫，觀察動畫整體的運行過程，修改調整不合理的裝配方式、順序和增加視圖轉換的時間，以增強裝配動畫的顯示效果，完成修改后再次點擊【啟動】按鈕重新運行編輯后的動畫，直到得到用戶滿意的動畫效果。點擊工具欄【回放】按鈕，回放并捕獲生成視頻格式的動畫。

3 結束語

運用Creo Elements/Pro5.0動畫(Animation)模塊制作產品的拆裝動畫，令整個裝配、拆卸過程實現可視化，是一種形象直觀的表達方式，豐富了工藝信息的交流傳遞方式。本文以換向閥為例闡述了使用Creo Elements/Pro5.0動畫(Animation)模塊制作拆裝動畫的一般思路與操作過程，僅使用的該模塊的其中一部分功能，如需制作復雜的拆裝動畫，可以在此基礎上通過如主體鎖定、定時透明、定時顯示和伺服電機等工具來完善動畫要素和表現方式，以制作更完整、完美的產品仿真動畫。

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